Niederschlagsmanipulation

Die Niederschlagsmanipulation im Freiland ist ein weiteres wichtiges Arbeitsgebiet der experimentellen Botanik. Es geht in dieser Techniken ebenfalls um die Erforschung der Reaktionen von Pflanzengesellschaften auf ein verändertes Mikroklima. Dieses dritte Glied im Reigen mikrometeorologischer Manipulationen ergänzt nun die CO2-Begasung und die Erwärmung zu einer geschlossenen logischen Einheit, denn Kohlendioxid, Wärme und Wasser sind (neben Licht) die vitalen Parameter der Photosynthese.

Mit einem Proportionalregner (Abb.1) gelingt die vollautomatische Simulation von erhöhten Niederschlägen im Freiland. Zu diesem Zweck wird der natürliche Niederschlag auf einer Vergleichsfläche kontinuierlich gemessen und aufsaldiert. Eine berechnete Wassermenge wird dann in den regenfreien Perioden auf der Beobachtungsfläche nachgeregnet.

 

Steuerung

Abb.1: Der Proportionalregner (Prototyp) als mobiles Kompaktgerät

 

Um dabei die Nährstoffversorgung des Bestandes nicht zu verfälschen wird das Gießwasser mit einem Ionentauscher vollständig entsalzt. Der rechts im Bild gezeigte Tauscher ist handlich (20 kg) und reicht, je nach Niederschlagsaufkommen und Aufreicherung, für mehrere Monate.

Die verwendeten Regner müssen bzgl. ihrer Leitung (mm/h) und ihres Streubildes vermessen werden. Die Abb.2 zeigt eine beispielhafte Anordnung. Ein Feld von zwanzig Regenmessern ist in einem äquidistanten Raster positioniert.

 

Messaufbau mit Rechteckregner

Abb.2: Meßaufbau zur Evaluation eines Rechteckregners

 

Zur Auswertung werden Isolinien des „relativen“ Niederschlags dargestellt. Dafür genügt es, die durchnummerierten Regenmesser (Becher) zu wiegen. (Es empfiehlt sich, leichte Kunsstoffbecher mit niedrigem Tara zu verwenden.) Eine Beispielhafte Auswertung ist in der nachfolgenden Abb.3 dargestellt.

 

Auswertung Rechteckregner

Abb.3: Auswertung der relativen Niedeschläge

Auswertung Kreisregner

Abb.4: Auswertung Kreisregner

 

Das „Wurfbild“ ist im wesentlichen horizontal planar. (So sollte es sein!) An die getesteten Reger müssen aber keine übermäßigen Ansprüche gestellt werden, denn die Bodenporen wirken ausgleichend wie „kommunizierenden Röhren“. Durch eine nachträgliche Messung der Bodenfeuchte läßt die Wirksamkeit dieses „hydraulischen Paradoxons“ nachweisen.

Eine Darstellung aller erforderlichen Komponenten ist in Abb.5 wiedergegeben. Rechts auf dem Gestell ist der Regenmesser montiert. Links oben sitzt das Anemometer zur Überwachung der Windverhältnisse. Damit bei Starkwind das Streubild des Regners nicht versetzt wird, steuert dies Anemometer eine vorübergehende Abschaltung des Regners.

 

Gesamtansicht alle Komponenten

Abb.5: Alle Komponenten des Proportionalregners

 

Die Steuerung übernimmt neben der korrekten Dosierung folgende Nebenaufgaben:
(1) Überwachung der Leitfähigkeit des Wassers und Abschaltung des Regners bei Erschöpfung des Tauschers. Dabei wird die korrekte Saldierung weiter Niederschläge nicht beeinflußt.
(2) Überwachen des Wasserdruckes als Mangelsicherung.
(3) Remanente Speicherung alles Variablen und Konstanten bei Stromausfall. Optional ist eine Pufferbatterie anschließbar, sodaß die Anlage auch bei Stromausfall weiter arbeitet.

 

 

 

Ionentauscher

Abb.6: Ionentauscher

Modul Wasseraufbereitung

Abb.7: Modul Wasseraufbereitung

 

 

(Stand: Mai 2019)

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